河南能源化工集团焦煤公司九里山矿选煤厂 河南焦作 454000
摘要:随着经济的迅速发展，环境污染问题愈加严峻，人们因此对环境治理和保护的注重程度不断提升。我国北方的发电主力是火力发电，其燃料就是煤，其造成的污染就是煤不充分燃烧以及劣质煤燃烧造成的气体污染、煤渣处理不当造成的空气污染。对此，人们对煤处理加工的要求进一步提升，增加科研力度，着重提升煤质量，微波技术在煤炭加工利用中进行应用就是在这种情况下诞生的。本文就微波技术在煤炭加工利用过程中的应用进行具体分析。
关键词:微波技术；煤炭加工利用；技术应用
微波是一种高效无污染的能源，微波技术在煤炭加工利用过程进行应用主要出现在20世纪70年代，在此之前则是应用在工业、农业以及生物化学等领域中，在煤炭加工利用中进行应用不得不说着实是一次胆大的尝试。在煤炭加工过程中，相比于普通脱水剂的脱水性质，使用微波技术进行脱水能够更加彻底，将其内部的水分全部析出，此外，微波技术还具备着高能的优点，具有良好处理杂质的优点。因此，微波技术在煤炭加工利用过程中进行应用具有诱人的前景。
1 微波技术的原理和特点
微波是处于红外线与无线电频段之间的一种电磁波，能够作为一种特殊的资源作为信息承载者或者能量产生者，其在各方面都优于常见的各种能量产生条件。
1.1微波技术的原理
微波是在无线电技术应用之后新发现的一种频率非常高的电磁波，其波长范围大致可以划分为分米波、厘米波以及毫米波，由于其频率相当高又被称作超高频电磁波。微波技术是一门需要高强度实践技能得到专业知识，其原理基础是经典的电磁场理论。
由于微波是电磁波的一种，因此，电磁波的一些特性也符合微波的特性，比如反射、透射、衍射、偏振以及电磁热能等，这也是其不同于并优于一般无线电与交流电的原因。由于微波技术所形成的系统并没有导线进行连接，对其进行分析时通常借鉴场域的概念、类比电磁场，并采用功率、频率以及阻抗和驻波等作为微波测量的分析数据量。
在原理分析当中，微波技术的作用原理还没有进行明确的划定，但是认为微波具有高能制热性质的人数更多一些；另一种想法是认为微波是非热效应。但是不可否认，微波照射的物体其热量从内部散发。
1.2微波技术的穿透加热
微波技术现在被普遍接受的一种说法是微波穿透力更强，能够与物体内部之间的小分子、小颗粒发生碰撞和反弹，能够在被照射物上产生一种来源于深层的加热作用。与常规加热的方式“外加热”不同的是，外加热必须要依靠物品的良好导热性以及热源与加热物品的紧密接触，从而实现热传导，在这种情况下很容易产生加热面积以及热量分布不均匀的情况。但是在微波加热中完全不需要依靠热传导方式进行加热，这样也就不再需要进行长时间的加热，这种方式进行的加热使得被照射物内部分子进行变化，分子活跃度大幅度提升，相邻分子不断摩擦产生大量的热，照射物内部具有高能。
其加热迅速，不受限制于良好热导体与非热导体；加热均匀，内部产生热并散发的特性使其无论物体什么形状均能够完成表里同时加热、受热均匀的任务；工艺先进，节能高效，微波技术不使用能源进行推动，并且易于控制和监测，产生热量比传统方式更多；安全无污染，作为一种绿色新能源，安全无污染是其必然的要求。
1.3微波的除湿与分子改变
在微波技术中，微波具有良好的热产生能力以及脱水能力，相较于普通的除水剂，微波通过传统提水等方式将煤炭内部所有的结晶水完全析出，通过其高热能将煤炭中的硫元素直接处理掉，避免了硫元素在之后的煤炭燃烧中处理问题未解决而造成的空气污染。
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因为微波是一种高频波，煤炭被其照射后很容易在其影响下改变了内部的分子结构，即导致了原煤结构发生变化，煤炭变得更加酥软，利于研磨也就是增加了煤炭燃烧的充分性，减少了煤炭的废弃量。
2 微波技术在煤炭加工利用过程的应用
在上文中，对微波技术的原理、特点以及微波技术与煤炭加工利用过程的关系进行了分析，下面将对微波技术在煤炭加工利用过程的应用进行具体分析。
2.1微波技术对煤炭的检测
测定煤炭中的水分。煤炭中水分含量是判断煤炭质量好坏的重要指标之一，水分在一定程度上影响了煤炭的燃烧散热，另一方面则是影响到了煤炭在后期燃烧的难易程度。利用微波技术能够简洁有效的检测出煤炭水分含量。在特定的波频下，如果一批煤炭是干燥的优质煤，那么其表面上基本上不会出现高的传导性以及极化现象，其中的水分承担大部分的介质承载损耗；而湿润的劣质煤炭在通过TEM矩形波导时，其电场矢量变小，水分子在微波照射下很容易自动形成明显的位移，即极化传到现象。其显著优点是所用材料消耗少，也就更加经济适用。
测定煤炭燃烧后煤灰中的含碳量，以此来判定煤炭优劣以及煤炭是否燃烧充分。其原理采用的是微波的反射。不同的物质其内部结构是各不相同的，而微波又能够改变物质内部分子结构从而使得其性质发生改变。煤炭在高温条件以及微波照射下，其内部的碳分子会转化为石墨，如果煤灰中所含的石墨分子比较多则会使得这个空间可以进行导电，并且其反射波长也会大不相同。
2.2微波加热干燥
首先对加热干燥进行解释，这里的加热干燥指的是对煤炭中所含的杂质尤其是水、硫等进行干燥。煤炭在进行微波技术处理前一般均完成了洗煤的处理，此时其中的水分含量会进一步的提升，增加热能的无关损耗，尤其是在进行煤的焦化的过程中，水分含量高的煤炭会消耗额外的能源对其进行加工，并且其弊端也很明显，这样焦化产生的煤炭其纯度也不尽人意，其燃烧后的污染产生的也更多。
采用微波加热干燥技术，对人们以及加工厂商也更加放心。水是良好的介质，微波在水中的传导和吸收也是比较迅速的，在进行照射的过程中，水优先于其他杂质吸附微波能，并且在其高频振的物理性质引导下进行分离析出，与有机基质进行分隔，而碳分子则与有机基质紧密相连。在这个过程中，还需要紧密控制煤炭的加工温度，做好硫的处理，在硫产品产生时直接进行处理，解决空气污染的隐患。
2.3煤炭的形态转变
煤炭在不同的条件下有不同的性质和形态：在通常状态下，煤炭为固态；在隔绝空气，高温高压、催化剂的作用下能够完成固体到液态的转变；此时进行化学加工过程则能够很好的将其转化成汽油、柴油等燃料。
而在微波技术中，使用微波对煤炭进行照射使其达到800摄氏度时，煤炭的热解速度和效率会进一步的提升，并且在这种情况下，可以对煤炭内部结构变化过程进行人为控制，尤其是对废弃产品进行统一处理时，大部分的材料都会在人为控制的微波照射下完成转变，如向石墨的转变。以这种方案进行的改造和煤炭需求形态的转变消耗的能源更少，产品质量更高。
在整个微波技术对煤炭加工工艺作用的过程中，必须要对其理化性质有充分的了解，从不同温度下性质形态的改变到微波处理器的选择，再到投入使用时的经济效益与社会效益以及其使用的合理性都需要进行逐一的考虑。只有经济效益与社会效益得到了满足，环境隐患得到了解决才能够将微波技术投入到煤炭加工利用过程中。
3 总结
微波技术作为一门新的高科技技术，在我国的发展还不是十分的完善，需要投入更多的经费对其进行进一步的开发和规律摸索，以便在煤炭加工利用过程中能够做到尽善尽美。尽管现在的微波技术拥有着加热速率快、安全性高、可控性好、污染度极低等优点，但是相信以后更进优化的微波技术一定会更加完善。
参考文献:
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论文作者:熊,耀
论文发表刊物:《防护工程》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/24
标签：微波论文; 煤炭论文; 技术论文; 加工论文; 过程中论文; 水分论文; 电磁波论文; 《防护工程》2017年第26期论文;